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              汽車乘坐舒適性改造及車輛噪聲控制技術措施

              2013-10-25 中國環保技術網 我要評論(0) 字號:T | T
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              [db:簡介]

                摘要簡述了噪聲控制對于環境污染和乘坐舒適性的重要意義,分析了汽車在行駛中產生噪聲的各類因素,并提出了控制噪聲的有效措施。

                0引言
                隨著汽車工業的迅速發展,人們對于汽車的舒適性和振動噪聲控制的要求越來越嚴格。據國外有關資料表明,城市噪聲的70%來源于交通噪聲,而交通噪聲主要是汽車噪聲。它嚴重地污染著城市環境,影響著人們的生活、工作和健康。所以噪聲的控制,不僅關系到乘坐舒適性,而且還關系到環境保護。然而一切噪聲又源于振動,振動能夠引起某些部件的早期疲勞損壞,從而降低汽車的使用壽命;過高的噪聲既能損害駕駛員的聽力,還會使駕駛員迅速疲勞,從而對汽車行駛安全性構成了極大的威脅。所以噪聲控制,也關系到汽車的耐久性和安全性。因此振動、噪聲和舒適性這三者是密切相關的,既要減小振動,降低噪聲,又要提高乘坐舒適性,保證產品的經濟性,使汽車噪聲控制在標準范圍之內。

                1噪聲的種類
                產生汽車噪聲的主要因素是空氣動力、機械傳動、電磁三部分。從結構上可分為發動機(即燃燒噪聲),底盤噪聲(即傳動系噪聲、各部件的連接配合引起的噪聲),電器設備噪聲(冷卻風扇噪聲、汽車發電機噪聲),車身噪聲(如車身結構、造型及附件的安裝不合理引起的噪聲)。其中發動機噪聲占汽車噪聲的二分之一以上,包括進氣噪聲和本體噪聲(如發動機振動,配氣軸的轉動,進、排氣門開關等引起的噪聲)。因此發動機的減振、降噪成為汽車噪聲控制的關鍵。
                此外,汽車輪胎在高速行駛時,也會引起較大的噪聲。這是由于輪胎在地面流動時,位于花紋槽中的空氣被地面擠出與重新吸入過程所引起的泵氣聲,以及輪胎花紋與路面的撞擊聲。

                2噪聲要求
                歐洲的法規規定,從1996年10月起,客車的外部噪聲必須從77dBA降到74dBA,減少了一半噪聲能量,到本世紀末進一步降低到71dBA。日本的法規規定,小型汽車在今后十年內噪聲標準控制在76dBA以下。國內的一些大城市也計劃在2010年交通干線的噪聲平均值控制在70dBA以內。而據國內目前有關資料表明,國內的大客車的噪聲許可值則不得超過82dBA,輕型載貨車為83.5dBA。由此可見,我國在車輛噪聲控制方面還得狠下工夫。

                3噪聲評價
                噪聲評價指標主要是指車內、外的噪聲值和振動適應性。評價方法可分為主觀評價和客觀評價。影響汽車噪聲主觀評價的主要因素是舒適性、響度和確定性,例如可以利用語義微分法進行主觀評價。在客觀評價時,可以采用PCNM噪聲測量裝置測量試驗進行分析;此外模擬技術中的有限元法(FEM)和邊界元法(BEM)也被廣泛應用。

                4噪聲的控制
                根據噪聲產生和傳播的機理,可以把噪聲控制技術分為以下三類:一是對噪聲源的控制,二是對噪聲傳播途徑的控制,三是對噪聲接受者的保護。其中對噪聲源的控制是最根本、最直接的措施,包括降低噪聲的激振力及降低發動機部位對激振力的響應等,即改造振源和聲源。但是對噪聲源難以進行控制時,就需要在噪聲的傳播途徑中采取措施,例如吸聲、隔聲、消聲、減振及隔振等措施。汽車的減振降噪水平與整車的動力性、經濟性、可靠性及強度、剛度、質量、制造成本和使用密切相關。

                4.1發動機的振動與噪聲
                降低發動機噪聲是汽車噪聲控制的重點。發動機是產生振動和噪聲的根源。發動機的噪聲是由燃料燃燒,配氣機構、正時齒輪及活塞的敲擊噪聲等合成的。

                (1)發動機本體噪聲
                降低發動機本體噪聲就要改造振源和聲源,包括用有限元法等方法分析設計發動機,選用柔和的燃燒工作過程,提高機體的結構剛度,采用嚴密的配合間隙,降低汽缸蓋噪聲。例如在油底殼上增設加強筋和橫隔板,以提高油底殼的剛度,減少振動噪聲。另外,給發動機涂阻尼材料也是一個有效的辦法。阻尼材料能把動能轉變成熱能。進行阻尼處理的原理就是將一種阻尼材料與零件結合成一體來消耗振動能量。它有以下幾種結構:自由阻尼層結構、間隔自由阻尼層結構、約束阻尼層結構和間隔約束阻尼層結構。它的采用明顯地減少了共振的幅度,加快了自由振動的衰減,降低各個零件的傳振能力,增加了零件在臨界頻率以上的隔振能力。
                目前,已有一些國家的專家設計了一種發動機主動隔振系統,用于減少發動機振動,以達到降低噪聲的目的。

                (2)進氣噪聲
                進氣噪聲是發動機的主要噪聲源之一,系發動機的空氣動力噪聲,隨發動機轉速的提高而增強。非增壓式發動機的進氣噪聲主要成分包括周期性壓力脈動噪聲、渦流噪聲、汽缸的亥姆霍茲共振噪聲等。增壓式柴油機的進氣噪聲主要來自增壓器的壓氣機。二沖程發動機的噪聲源于羅茨泵。對此,最有效的方法是采用進氣消聲器。類型有阻性消聲器(吸聲型)、抗性消聲器(膨脹型、共振型、干涉型和多孔分散型)和復合型消聲器。將其與空氣濾清器結合起來(即在空濾器上增設共振腔和吸聲材料,例R3238型)就成為最有效的進氣消聲器,消聲量可超過20dBA。

                4.2底盤噪聲

                (1)排氣系噪聲
                排氣系噪聲是底盤的主要噪聲源,主要由排氣壓力的脈動噪聲,氣流通過氣門座時所發出的渦流噪聲,由于邊界層氣流的擾動而產生的噪聲以及排氣口處的噴流噪聲所組成。
                優化設計性能良好的消聲器,是降低汽車噪聲的重要手段之一。優化設計的方法有聲學有限元法和聲學邊界元法,但目前還處于起步階段。避免消聲器的傳遞特性與振動特性耦合是消聲器設計中要重點解決的一個問題。其次,降低排氣噪聲與提高動力性也是一對矛盾,因為降低排氣噪聲與降低排氣背壓對排氣管直徑的設計有著相矛盾的要求,前者要求有較小的直徑,而后者卻相反。對此,采用并聯流路的雙功能消聲器,在減小背壓和降低氣流噪聲方面頗為有效。另外,對于發動機排氣歧管到消聲器入口的一段管路,采用柔性管的減振、降噪效果明顯,可降低7dBA左右。

                (2)傳動系噪聲
                傳動系噪聲來源于變速齒輪嚙合引起的振動和傳動軸旋轉振動。一般采取的措施是:一是選用低噪變速器,二是發動機與變速箱及后橋主減速器等部件與底盤用橡膠墊進行柔性連接,從而達到隔振的目的;三是控制轉動軸的平衡度,降低扭轉振動。

                4.3電器設備噪聲

                (1)冷卻風扇噪聲
                冷卻風扇是噪聲的發生裝置,受到護風圈、水泵、散熱器及傳動裝置的影響,但其噪聲的產生主要取決于底盤。

                (2)汽車發電機噪聲
                汽車發電機噪聲取決于多種來源的效應,這些來源有磁體源、機械和空氣動力源。噪聲級取決于發電機的磁力和通風系統的結構,以及發電機的制造和裝配精度。

                4.4車身噪聲
                隨著車速的提高,車身的噪聲也就越來越大,主要起因是空氣動力噪聲。因此,提出了如下方案來改善車身噪聲:一是對車身進行流線型設計,實現光滑過渡;二是在車身與車架之間采用彈性元件連接;三是進行室內軟化,如在頂棚及車身內蒙皮間使用吸聲材料。
                另外,汽車在高速行駛時,輪胎也是產生噪聲的一個來源。實車惰行法已經測得:輪胎的輪距越大,則噪聲越大。此外,輪胎的花紋與噪聲的產生也有很大的關系,選用有合理花紋的鋼絲簾布子午線輪胎是降低輪胎噪聲的有效方法。對于輪胎的材料而言,使用更富有彈性且柔軟度高的橡膠,就可制造出低噪的輪胎。

                4.5其他措施
                對汽車噪聲的控制,除了在設計上使用優化方法和零件的優化選用以外,還可以對噪聲進行主動控制。這就是以聲消聲技術,原理是:利用電子消聲系統產生與噪聲相位相反的聲波,使兩者的振動相互抵消,以降低噪聲。這種消聲裝置采用極其先進的電子元件,具有優異的消聲效果,可用于降低車內噪聲、發動機噪聲,還可以用于主動發動機支撐系統,以抵消發動機振動噪聲。



              【責任編輯:管理員 TEL:400-666-4470】

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